專利名稱：信息記錄介質(zhì)用襯底和信息記錄介質(zhì)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐熱性高、盡管含有堿金屬氧化物但堿金屬離子的溶出量極低的信息記錄介質(zhì)用襯底、以及具備上述襯底的信息記錄介質(zhì)及其制造方法。特別是涉及非常適合于用高溫濺射機(jī)制作垂直磁記錄方式用磁性膜的磁記錄介質(zhì)用襯底、以及磁記錄介質(zhì)及其制造方法。
背景技術(shù)：
過(guò)去，作為磁記錄介質(zhì)用襯底材料，使用鋁、玻璃、陶瓷等?，F(xiàn)在，相應(yīng)于尺寸和用途，主要是鋁和玻璃被實(shí)用化。其中，玻璃襯底由于表面缺陷少、平滑性和表面硬度優(yōu)異，因此其使用范圍逐年擴(kuò)大。作為用作磁記錄介質(zhì)用襯底的玻璃，已知的有離子交換得到的化學(xué)強(qiáng)化玻璃、結(jié)晶玻璃等。作為化學(xué)強(qiáng)化玻璃，已知下述磁盤用玻璃襯底，即，用重量％表示，將含有SiO250-85％、Al2O30.5-14％、R2O(其中R為堿金屬離子)10-32％、ZnO1-15％、B2O31.1-14％的玻璃采用堿離子的離子交換法在玻璃襯底表面形成壓縮應(yīng)力層，而化學(xué)強(qiáng)化的磁盤用玻璃襯底(例如參照特開(kāi)平1-239036號(hào)公報(bào))。另外，作為結(jié)晶玻璃，已知下述磁盤用結(jié)晶玻璃襯底，用重量％表示，其含有SiO265-83％、Li2O8-13％、K2O0-7％、MgO0.5-5％、ZnO0-5％、PbO0-5％，其中MgO+ZnO+PbO0.5-5％、P2O51-4％、Al2O30-7％、As2O3+Sb2O30-2％，作為主晶體，含有微細(xì)的Li2O·2SiO2晶體粒子(例如參照美國(guó)專利第5391622號(hào)說(shuō)明書)。
可是，伴隨近年記錄的高密度化的發(fā)展，對(duì)硬盤所代表的磁盤等信息記錄裝置要求從縱向磁記錄方式向垂直磁記錄方式轉(zhuǎn)變。對(duì)于縱向磁記錄方式，被指出通過(guò)室溫左右的熱的作用磁區(qū)容易旋轉(zhuǎn)，因此當(dāng)記錄密度變高時(shí)，不能寫入，寫入的信息容易丟失。這樣的現(xiàn)象作為熱波動(dòng)的問(wèn)題而被知曉，正在成為縱向磁記錄方式的障礙。于是，為了應(yīng)對(duì)縱向磁記錄方式的熱波動(dòng)問(wèn)題，垂直磁記錄方式面向?qū)嵱没?，近年被熱烈地研討?br> 作為此垂直磁記錄方式的膜構(gòu)成，已知在非磁性襯底上形成了垂直磁記錄層的單層膜、依次層疊了軟磁性層和磁記錄層的二層膜、以及依次層疊了硬磁性層、軟磁性層和磁記錄層的三層膜等。其中，二層膜和三層膜比單層膜更適合于高記錄密度化和磁矩的穩(wěn)定維持，因此近年盛行面向?qū)嵱没拈_(kāi)發(fā)。其次，為了提高這樣的多層磁性膜垂直磁記錄介質(zhì)的特性，需要用高溫濺射機(jī)進(jìn)行成膜和成膜后的高溫?zé)崽幚怼?br> 可是，迄今一般使用的鋁襯底耐熱性低達(dá)280℃以下。另外，現(xiàn)有的化學(xué)強(qiáng)化玻璃襯底，當(dāng)在通常的化學(xué)強(qiáng)化溫度(350-420℃)范圍或比之高的溫度下使用時(shí)，用于化學(xué)強(qiáng)化的離子交換所產(chǎn)生的表面應(yīng)力得到緩和，襯底強(qiáng)度急劇降低，因此通?；瘜W(xué)強(qiáng)化玻璃強(qiáng)烈要求在350℃以下的溫度下使用?？墒?，在垂直磁記錄方式中，為了提高磁性膜的磁特性，要求在400℃以上的高溫用濺射機(jī)成膜或在400℃以上的高溫將疊層的磁性膜退火。因此，在這樣的高溫下，現(xiàn)在市售的鋁襯底和化學(xué)強(qiáng)化玻璃襯底顯然均不能適應(yīng)，需求耐熱性高的玻璃襯底。
為了得到優(yōu)異的耐熱性，也考慮不使用迄今為止化學(xué)強(qiáng)化用玻璃中作為必需成分的堿金屬氧化物的玻璃材料，但此情況下，熔化時(shí)的粘性上升，發(fā)生熔化性降低的問(wèn)題。另外，將磁盤裝入驅(qū)動(dòng)裝置之時(shí)，為了使之與用于固定磁盤的金屬固定夾具的熱膨脹特性一致，需要增大玻璃襯底的熱膨脹系數(shù)，但不含堿金屬氧化物的玻璃難以使熱膨脹系數(shù)在信息記錄介質(zhì)用襯底所要求的范圍。
另一方面，為使玻璃的熔化性、熱膨脹系數(shù)良好，當(dāng)引入堿金屬氧化物時(shí)，堿從玻璃襯底溶出，存在給設(shè)置在襯底上的信息記錄層造成不良影響的問(wèn)題。
綜合以上信息記錄介質(zhì)用襯底的玻璃材料所要求的條件如下。
①高的耐熱性②優(yōu)異的熔化性③低堿溶出特性發(fā)明內(nèi)容在這樣的情況之下，本發(fā)明的目的在于，提供由滿足上述要求特性的具備高耐熱性、低堿溶出性等的玻璃構(gòu)成的信息記錄介質(zhì)用襯底、以及使用了該襯底的信息記錄介質(zhì)及其制造方法，特別是提供適合用高溫濺射機(jī)制作垂直磁記錄方式用磁性膜的磁記錄介質(zhì)用襯底、以及磁記錄介質(zhì)及其制造方法。
本發(fā)明人為實(shí)現(xiàn)上述目的而反復(fù)刻苦研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)由含有堿金屬氧化物、且具有某個(gè)溫度以上的玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，同時(shí)在特定的條件下在水中浸漬時(shí)堿金屬離子的溶出量在某個(gè)值以下的玻璃構(gòu)成的信息記錄介質(zhì)用襯底，能夠達(dá)到該目的，基于此發(fā)現(xiàn)，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供(1)一種信息記錄介質(zhì)用襯底，其特征在于，在由含有堿金屬氧化物的玻璃構(gòu)成的信息記錄介質(zhì)用襯底中，上述玻璃的轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是620℃以上，且在保持為溫度80℃的水中浸漬24小時(shí)時(shí)的堿金屬離子的溶出量是每單位面積0.2μmol/cm2以下。
(2)根據(jù)上述(1)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，含有堿金屬氧化物的玻璃，作為必需成分，含有SiO2、Al2O3、CaO、BaO和K2O。
(3)根據(jù)上述(1)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，其特征在于，含有堿金屬氧化物的玻璃由SiO2、Al2O3、CaO、BaO、K2O、MgO、SrO、TiO2、ZrO2、Li2O、Na2O、ZnO構(gòu)成。
(4)根據(jù)上述(3)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，其特征在于，不存在化學(xué)強(qiáng)化層，含有堿金屬氧化物的玻璃按摩爾％表示，實(shí)質(zhì)上含有SiO2超過(guò)50％且70％以下、Al2O31-12％、CaO 2-25％、BaO超過(guò)0％且15％以下、K2O 3-15％、MgO 0-10％、SrO 0-15％、TiO20-10％、ZrO20-12％、Li2O 0％以上且不足1％、Na2O 0-8％、ZnO 0-1％。
(5)根據(jù)上述(3)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，其特征在于，在表面具有化學(xué)強(qiáng)化層，含有堿金屬氧化物的玻璃按摩爾％表示，實(shí)質(zhì)上含有SiO2超過(guò)50％且70％以下、Al2O31-10％、CaO 2-25％、BaO 1-15％、K2O3-15％、MgO 0-3％、SrO 0-15％、TiO20-10％、ZrO2超過(guò)0％在12％以下、Li2O 0％以上且不足1％、Na2O 1-8％、ZnO 0-1％，SiO2、Al2O3和ZrO2的合計(jì)量超過(guò)70重量％。
(6)根據(jù)上述(3)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，其特征在于，在表面具有化學(xué)強(qiáng)化層，含有堿金屬氧化物的玻璃按摩爾％表示，實(shí)質(zhì)上含有SiO2超過(guò)50％且70％以下、Al2O31-10％、CaO 15-25％、BaO 1-15％、K2O3-15％、MgO 0-3％、SrO 0-15％、TiO20-10％、ZrO2超過(guò)0％在12％以下、Li2O 0％以上且不足1％、Na2O 1-8％、ZnO 0-1％。
(7)根據(jù)上述(1)至(6)的任1項(xiàng)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，含有堿金屬氧化物的玻璃在溫度100-300℃下的平均線性熱膨脹系數(shù)(α)是70×10-7/℃以上。
(8)根據(jù)上述(1)至(7)的任1項(xiàng)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，含有堿金屬氧化物的玻璃的比重是3.5以下。
(9)根據(jù)上述(1)至(8)的任1項(xiàng)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，其特征在于，是垂直磁記錄方式的信息記錄介質(zhì)用襯底。
(10)一種信息記錄介質(zhì)，其特征在于，在上述(1)至(9)的任1項(xiàng)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底上具有信息記錄層。
(11)根據(jù)上述(10)所述的信息記錄介質(zhì)，是垂直方式的磁記錄介質(zhì)。
(12)一種信息記錄介質(zhì)的制造方法，其特征在于，具備包括在信息記錄介質(zhì)用襯底上形成信息記錄層的工序的信息記錄介質(zhì)的制造方法中，上述襯底使用上述(1)至(9)的任1項(xiàng)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，在上述工序中將上述襯底加熱至400-600℃。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)用襯底，是由維持現(xiàn)有玻璃襯底的高平滑性、高平坦性等優(yōu)異的特性，同時(shí)適于在400-600℃的溫度范圍下進(jìn)行高溫成膜，即使進(jìn)行400-600℃溫度范圍下的高溫?zé)崽幚硪膊蛔冃?，而且，為了不損害熔化性，含有堿金屬氧化物，同時(shí)堿金屬離子的溶出量(以下有時(shí)稱為堿溶出量)極少的非晶性玻璃構(gòu)成的襯底。為了進(jìn)行上述高溫?zé)崽幚硪r底也不變形，采用玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是620℃以上，優(yōu)選是650℃以上，更優(yōu)選是680℃以上，進(jìn)一步優(yōu)選是700℃以上的玻璃構(gòu)成襯底。對(duì)于該玻璃的轉(zhuǎn)變溫度的上限，沒(méi)有特別限定，但通常是900℃左右。
另外，后述的存在化學(xué)強(qiáng)化層的信息記錄介質(zhì)用襯底的場(chǎng)合，在含有堿金屬化合物的熔融鹽中浸漬玻璃進(jìn)行離子交換。在對(duì)玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)顯著高的玻璃進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化時(shí)，熔融鹽的溫度也必須顯著高。那樣的話，發(fā)生熔融鹽的分解，玻璃表面被分解生成物侵蝕。從防止這樣的侵蝕上考慮，具有化學(xué)強(qiáng)化層的襯底的場(chǎng)合，希望使玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)在800℃以下。
為了付與優(yōu)異的熔化性，本發(fā)明的玻璃襯底含有堿金屬氧化物，但另一方面，堿溶出量是極少的。此堿溶出量用在保持為溫度80℃的水中浸漬24小時(shí)時(shí)的每單位面積的溶出量表示，其值是0.2μmol/cm2以下(0.2×10-6mol/cm2以下)。輔以上述特性，可以得到適合于高記錄密度化的信息記錄介質(zhì)用襯底。當(dāng)上述堿溶出量大于0.2μmol/cm2時(shí)，在襯底的洗滌工序等中，玻璃中的堿金屬溶出，襯底表面粗糙，采用拋光加工而精加工的襯底表面的平滑性受到損害。另外，形成信息記錄層后，由于從襯底析出的堿金屬，還發(fā)生信息記錄層被侵蝕的問(wèn)題。優(yōu)選的堿溶出量是0.1μmol/cm2以下，更優(yōu)選0.05μmol/cm2以下。
上述堿溶出量是采用以下所示的測(cè)定方法求出的值。
<堿金屬離子的溶出量(堿溶出量)的測(cè)定方法>
將具有潔凈的表面的玻璃試樣放入可密閉的容器中稱量，將此質(zhì)量記為質(zhì)量A。其次，在容器中添加約20ml的70-75℃的超純水，使玻璃試樣完全浸漬，在密閉的狀態(tài)下在容器內(nèi)的溫度保持在80℃的狀態(tài)下放置24小時(shí)。其后，稱量密閉狀態(tài)的容器，將此質(zhì)量記為質(zhì)量B。然后取出玻璃試樣。浸漬了玻璃試樣的水的質(zhì)量是質(zhì)量B減去質(zhì)量A的值。接著，使用ICP-AES(Barian制ICP發(fā)光分光分析裝置“VISTA AX”)測(cè)定浸漬了玻璃試樣的水中溶出的堿金屬元素的濃度。以堿金屬元素的濃度和水的質(zhì)量為基礎(chǔ)算出溶出的堿金屬元素的量，此值(用摩爾表示)除以玻璃試樣的表面積，就求出了堿的溶出量。另外，在測(cè)定時(shí)，有必要對(duì)浸漬玻璃試樣的水的純度、容器的洗凈性、從容器向水中的溶出等成為測(cè)定精度降低因素的點(diǎn)給予充分注意。在玻璃中所含的堿金屬元素有多種的場(chǎng)合，由各自的堿金屬離子的濃度測(cè)定、算出浸漬的水中所含的各堿金屬離子的量(用摩爾表示)，其合計(jì)量除以玻璃試樣表面積得到的值作為堿金屬離子的溶出量。
本發(fā)明的玻璃襯底從可省略化學(xué)強(qiáng)化工序的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選不存在化學(xué)強(qiáng)化層。采用本發(fā)明的玻璃襯底，即使不進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化，也能夠?qū)A溶出量抑制在低水平，能夠省去化學(xué)強(qiáng)化的工序。
本發(fā)明的玻璃襯底從通過(guò)付與高的機(jī)械強(qiáng)度來(lái)防止襯底破損的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選存在化學(xué)強(qiáng)化層。
不存在化學(xué)強(qiáng)化層的玻璃襯底和在表面具有化學(xué)強(qiáng)化層的玻璃襯底所共通的玻璃組成，作為必需成分，含有SiO2、Al2O3、CaO、BaO和K2O。而且，作為上述組成，優(yōu)選的是由SiO2、Al2O3、CaO、BaO、K2O、MgO、SrO、TiO2、ZrO2、Li2O、Na2O、ZnO構(gòu)成。
作為構(gòu)成不存在化學(xué)強(qiáng)化層的玻璃襯底的玻璃，優(yōu)選作為必需成分含有SiO2、Al2O3、CaO、BaO和K2O的玻璃(以下叫做玻璃I)。采用這樣的組成，可得到兼?zhèn)涓吣蜔嵝浴⒏吲蛎浱匦?、低堿溶出性、高玻璃穩(wěn)定性的信息記錄介質(zhì)用襯底。
此外，在上述組成的玻璃I中，作為優(yōu)選的玻璃可列舉出下述含有堿金屬氧化物的玻璃按摩爾％表示(以下只要不特別聲明，玻璃的各成分的含量為摩爾％表示。另外，( )內(nèi)表示采用重量％表示時(shí)的優(yōu)選含量。)，實(shí)質(zhì)上含有SiO2超過(guò)50％且70％以下(其中，不足58重量％)、Al2O31-12％(其中，20重量％以下)、CaO 2-25％(其中，超過(guò)6重量％不足21重量％)、BaO超過(guò)0％且15％以下(其中，超過(guò)5重量％)、K2O 3-15％(其中，超過(guò)3重量％)、MgO 0-10％(其中，不足12重量％)、SrO 0-15％、TiO20-10％、ZrO20-12％、Li2O 0％以上且不足1％(其中，不足1重量％)、Na2O 0-8％、ZnO 0-1％(其中，不足1重量％)。
以下詳細(xì)說(shuō)明玻璃I中的各成分的作用以及上述組成范圍。
SiO2是形成玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主成分，其含量在50％以下時(shí)，玻璃的耐久性惡化，玻璃變得容易失透。另一方面，當(dāng)超過(guò)70％時(shí)(當(dāng)達(dá)到58重量％以上時(shí))，玻璃的楊氏模量變小，而且高溫粘性變高，因此玻璃難熔化。因此，SiO2的含量是超過(guò)50％且70％以下的范圍，優(yōu)選不足58重量％。特別是更優(yōu)選超過(guò)50％且67％以下的范圍。
Al2O3作為大大有助于提高玻璃的耐久性和耐熱性的成分，作為與SiO2一起提高玻璃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化及其剛性度的成分，都非常重要?？墒牵浜坎蛔?％時(shí)，抑制堿由玻璃溶出的效果有減少的傾向，不易制作耐久性好的玻璃，而超過(guò)12％(超過(guò)20重量％)引入時(shí)，玻璃的高溫熔融性有惡化的傾向，因此優(yōu)選使其含量在1-12％(其中，20重量％以下)。更優(yōu)選是2-12％的范圍。
上述SiO2和Al2O3的合計(jì)含量?jī)?yōu)選為57-79％的范圍。此合計(jì)含量不足57％時(shí)，擔(dān)心玻璃的耐久性變得不充分。
MgO、CaO、ZnO、SrO和BaO在降低玻璃熔化時(shí)的粘性，促進(jìn)熔化，同時(shí)提高楊氏模量、增加熱膨脹系數(shù)方面，效果很大。可是，當(dāng)其合計(jì)含量超過(guò)30％時(shí)，玻璃的耐久性有惡化的傾向，失透溫度也有變高的傾向。
CaO對(duì)楊氏模量和熱膨脹的提高、熔化粘性的低粘性化效果大，是重要的成分?？墒牵珻aO的引入量不足2％時(shí)，其效果小，引入超過(guò)25％時(shí)，有穩(wěn)定性惡化的傾向，因此優(yōu)選為2-25％的范圍。更優(yōu)選為3-20％的范圍。
BaO有助于提高熱膨脹，對(duì)耐久性提高也有效，但過(guò)剩的引入反而有耐久性惡化的傾向。另外，由于引入BaO，比重的上升大，因此優(yōu)選為超過(guò)0％在15％以下(其中，超過(guò)5重量％)的范圍。更優(yōu)選為14％以下。
其他的MgO、ZnO、SrO，通過(guò)在合計(jì)量不超過(guò)優(yōu)選范圍的范圍添加，可期待對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定化、楊氏模量、熱膨脹的上升有效。MgO、ZnO、SrO比起大量引入其中一種，通過(guò)分別少量引入多種2價(jià)成分，效果變得更大，因此優(yōu)選MgO在0-10％(其中，不足12重量％)、SrO在0-15％(其中，在4.5重量％以下)、ZnO在0-1％(其中，不足1重量％)的范圍。更優(yōu)選SrO為0-10％、ZnO為0％。
MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO的合計(jì)含量由于上述理由，優(yōu)選為30％以下的范圍，更優(yōu)選為3-30％，進(jìn)一步優(yōu)選為3-25％的范圍。
Li2O、Na2O、K2O是降低玻璃熔化時(shí)的粘性、促進(jìn)熔化，同時(shí)大幅提高熱膨脹的有用的成分。可是，其引入量合計(jì)超過(guò)15％變多時(shí)，不僅化學(xué)耐久性惡化，而且堿較多地析出于玻璃表面，因此擔(dān)心侵蝕磁性膜等信息記錄層。另外，玻璃轉(zhuǎn)變溫度降低，有時(shí)得不到必要的耐熱性。當(dāng)其引入量合計(jì)少于3％時(shí)，玻璃的熔化性降低，或不易得到給定的熱膨脹特性。
Li2O對(duì)熱膨脹的上升和楊氏模量的上升效果很大，但在玻璃表面析出的程度大，降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度的效果大，因此優(yōu)選為不足1％(其中，不足1重量％)。更優(yōu)選不引入Li2O。
Na2O對(duì)熱膨脹的上升效果大，但不象K2O那樣大。另外，在玻璃表面析出的程度也大，因此優(yōu)選為0-8％。更優(yōu)選為0-5％。
K2O對(duì)熱膨脹系數(shù)的上升效果大，在玻璃表面析出的程度也小，因此是重要的成分。也就是說(shuō)，從付與所要求的熱膨脹特性以及玻璃熔化性，同時(shí)將堿溶出量抑制在低水平來(lái)看，是重要的成分。可是，大量引入會(huì)降低玻璃的耐久性，引起由玻璃轉(zhuǎn)變溫度降低所致的耐熱性惡化，因此優(yōu)選在3-15％(其中，超過(guò)3重量％)的范圍。更優(yōu)選為4-13％。
K2O、Li2O和Na2O的合計(jì)含量由于上述理由優(yōu)選為3-15％的范圍，更優(yōu)選為4-12％的范圍。ZrO2、TiO2是為提高玻璃的化學(xué)耐久性、提高剛性度而引入的成分。當(dāng)將少量ZrO2和TiO2添加到玻璃中時(shí)，玻璃的耐久性、彈性模量、脆性都得到改善，但比重急劇增加，當(dāng)更多地引入時(shí)，玻璃的失透傾向變強(qiáng)。
ZrO2是通過(guò)其引入而使楊氏模量上升的成分，但比重也變大，因此優(yōu)選為0-12％，更優(yōu)選為0-10％。
TiO2的提高楊氏模量的效果比ZrO2差，但比重的上升不怎么大，因此優(yōu)選為0-10％，更優(yōu)選為0-8％。
玻璃I具有實(shí)質(zhì)上由上述成分構(gòu)成的組成。
但是，玻璃I在上述成分以外，為了改善玻璃的熔化性、澄清性、成型性等，還可引入As2O3、Sb2O3、氟化物、氯化物、SO3。其引入量在用作脫泡劑的適量的范圍即可，但基于玻璃組成的合計(jì)量，以2重量％以下的比例為目標(biāo)。更優(yōu)選是1重量％以下。Sb2O3與As2O3一起脫泡效果比上述其他脫泡劑優(yōu)異。構(gòu)成信息記錄介質(zhì)用襯底的玻璃，若不進(jìn)行充分的脫泡，則在玻璃中殘留微小的氣泡。當(dāng)磨削、拋光這種玻璃的表面時(shí)，殘存在玻璃中的氣泡顯現(xiàn)在表面，在拋光面發(fā)生凹坑。信息記錄介質(zhì)用襯底的表面要求極高的平滑性，殘存這樣的氣泡的玻璃成為不良品。因此，希望含有Sb2O3和/或As2O3。其引入量(基于玻璃組成)按Sb2O3和As2O3的合計(jì)量計(jì)，優(yōu)選為0-2重量％的范圍，更優(yōu)選為0.1-2重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.1-1重量％的范圍?？墒?，從考慮對(duì)環(huán)境的影響的觀點(diǎn)出發(fā)，希望不使用As2O3等砷化合物。因此，更優(yōu)選只引入Sb2O3。只引入Sb2O3時(shí)的引入量，基于玻璃組成優(yōu)選為0-2重量％，更優(yōu)選為0.1-2重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.1-1重量％。含有As2O3和Sb2O3的玻璃由于玻璃中的As2O3和Sb2O3與錫等熔融金屬反應(yīng)，因此不適合浮動(dòng)(float)成型。因此，信息記錄介質(zhì)用襯底希望不使用浮動(dòng)成型法，而使用加壓成型法制作。
在上述優(yōu)選的組成范圍中，可以任意地組合各成分的更優(yōu)選的范圍，選擇進(jìn)一步優(yōu)選的組成范圍，其中，特別優(yōu)選的組成范圍是SiO2超過(guò)50％且67％以下、Al2O32-12％(其中，SiO2和Al2O3的合計(jì)量為57-79％)、CaO3-20％、BaO 14％以下、MgO 0-10％、SrO 0-10％、ZnO 0％(其中，MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO的合計(jì)量為3-30％)、Li2O 0％、Na2O 0-5％、K2O4-13％(其中，K2O、Li2O和Na2O的合計(jì)量為4-12％)、ZrO20-10％和TiO20-8％。
在構(gòu)成本發(fā)明的玻璃襯底的、包括上述玻璃I在內(nèi)的玻璃中，從降低襯底表面的粗糙上考慮，不含有TiO2的玻璃特別優(yōu)異。
另外，在上述任何方式中，玻璃的熔化性都優(yōu)異，在玻璃中未看到未熔化物，另外，也未發(fā)現(xiàn)晶體粒子。即，是非晶性的玻璃。
玻璃I很適合作為不存在化學(xué)強(qiáng)化層的信息記錄介質(zhì)用襯底材料。
下面，說(shuō)明作為在表面存在化學(xué)強(qiáng)化層的信息記錄介質(zhì)用襯底材料特別優(yōu)選的玻璃(以下叫做玻璃II)的組成。
玻璃II是作為必需成分含有SiO2、Al2O3、CaO、Na2O、K2O、BaO和ZrO2的含有堿金屬氧化物的玻璃。玻璃II通過(guò)離子交換玻璃中的Na離子和熔融鹽中的K離子，在表面形成化學(xué)強(qiáng)化層。因此將Na2O作為必需成分。
在玻璃II中，作為優(yōu)選的第1方式，可列舉出下述玻璃按摩爾％表示，實(shí)質(zhì)上含有SiO2超過(guò)50％且70％以下(其中，不足58重量％)、Al2O31-10％(其中，不足20重量％)、CaO 2-25％(其中，超過(guò)6重量％不足21重量％)、BaO 1-15％(其中，超過(guò)5重量％)、K2O 3-15％(其中，超過(guò)3重量％)、MgO 0-3％(其中，不足1重量％)、SrO 0-15％(其中，不足4.5重量％)、TiO20-10％、ZrO2超過(guò)0％在12％以下(其中，超過(guò)6重量％)、Li2O 0％以上且不足1％(其中，不足1重量％)、Na2O 1-8％、ZnO 0-1％(其中，不足1重量％)，SiO2、Al2O3和ZrO2的合計(jì)量超過(guò)70重量％。
詳細(xì)說(shuō)明各成分的作用以及上述組成范圍的限定理由，對(duì)于與玻璃I共通的點(diǎn)，與上述說(shuō)明內(nèi)容相同，故省略。
BaO有助于熱膨脹的提高，對(duì)耐久性提高也有效，故引入1％以上。過(guò)剩的引入相反有耐久性惡化的傾向。另外，由于引入BaO，比重的上升大，因此引入量?jī)?yōu)選為1-15％(其中，超過(guò)5重量％)的范圍。更優(yōu)選為1-14％。
Na2O、K2O是降低玻璃熔化時(shí)的粘性、促進(jìn)熔化，同時(shí)大幅提高熱膨脹的有用的成分。特別是Na2O被用于離子交換，玻璃中的鈉離子通過(guò)離子交換與熔融鹽中的鉀離子交換，由此進(jìn)行強(qiáng)化?？墒?，Na2O和K2O的引入量合計(jì)超過(guò)16％變多時(shí)，不僅化學(xué)耐久性惡化，而且堿較多地析出于玻璃表面，因此擔(dān)心侵蝕磁性膜等信息記錄層。另外，玻璃轉(zhuǎn)變溫度降低，有時(shí)得不到必要的耐熱性。當(dāng)其引入量合計(jì)少于4％時(shí)，不易進(jìn)行良好的化學(xué)強(qiáng)化，或玻璃的熔化性降低，或不易得到給定的熱膨脹特性。因此，其合計(jì)量?jī)?yōu)選為4-16％。
Na2O是不降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度、可用于進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化的重要成分。為了進(jìn)行良好的化學(xué)強(qiáng)化，優(yōu)選其引入量為1％以上。另外，Na2O對(duì)熱膨脹的上升效果大，但不象K2O那樣大。另外，在玻璃表面析出的程度也大，因此其引入量?jī)?yōu)選為1-8％。更優(yōu)選為1-7％，進(jìn)一步優(yōu)選為1-5％。
Li2O對(duì)熱膨脹的上升和楊氏模量的上升效果大，但在玻璃表面析出的程度大，即使少量引入也有大幅降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度的作用。因此優(yōu)選其引入量控制在不足1％(其中，不足1重量％)。優(yōu)選不引入Li2O。
此外，將SiO2、Al2O3和ZrO2的合計(jì)量規(guī)定為超過(guò)70％，優(yōu)選為70.5％以上。通過(guò)使上述合計(jì)量超過(guò)70重量％，能夠提高玻璃的耐熱性。
上述化學(xué)強(qiáng)化用玻璃實(shí)質(zhì)上由上述成分組成，但為了改善玻璃的熔化性、澄清性、成型性等，可引入As2O3、Sb2O3、氟化物、氯化物、SO3。其引入量在用作脫泡劑的適量的范圍即可，但基于玻璃組成的合計(jì)量以2重量％以下的比例為目標(biāo)。其中，Sb2O3和As2O3的脫泡效果高，因此從排除玻璃中的氣泡上考慮，優(yōu)選引入Sb2O3和/或As2O3，其引入量，按Sb2O3和As2O3的基于玻璃組成的合計(jì)量計(jì)，優(yōu)選為0-2重量％的范圍，更優(yōu)選為0.1-2重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.1-1重量％的范圍?？墒?，從考慮對(duì)環(huán)境的影響的觀點(diǎn)出發(fā)，希望不使用As2O3等砷化合物。因此，更優(yōu)選只引入Sb2O3。只引入Sb2O3時(shí)的引入量，基于玻璃組成優(yōu)選為0-2重量％，更優(yōu)選為0.1-2重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.1-1重量％。
在上述優(yōu)選的組成范圍中，可以任意地組合各成分的更優(yōu)選的范圍，選擇進(jìn)一步優(yōu)選的組成范圍，其中，更加優(yōu)選的組成范圍，按摩爾％表示，是實(shí)質(zhì)上含有SiO2超過(guò)50％且70％以下、Al2O31-9％(其中，SiO2和Al2O3的合計(jì)量為57％以上)、CaO 3-25％、BaO 1-14％、Na2O 1-5％、K2O 3-15％(其中，Na2O和K2O的合計(jì)量為4-16％)、ZrO21-12％、MgO 0-3％、SrO0-15％、ZnO 0-1％(其中，MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO的合計(jì)量為3-30％)、TiO20-10％的組成，其中，更優(yōu)選的組成范圍是ZrO21-10％的玻璃、SiO2、Al2O3和ZrO2的合計(jì)量為70.5重量％以上的玻璃。
特別優(yōu)選的組成范圍是實(shí)質(zhì)上含有SiO2超過(guò)50％且67％以下、Al2O32-9％(其中，SiO2和Al2O3的合計(jì)量為57％以上)、CaO 3-20％、BaO 1-14％、Na2O 1-5％、K2O 4-13％、ZrO21-10％、TiO20-8％的組成。
在上述特別優(yōu)選的組成范圍中，進(jìn)一步優(yōu)選MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO的合計(jì)量為3-25％。
在該組成中也可以添加上述脫泡劑。從抑制堿溶出量、同時(shí)得到優(yōu)異的熔化性、耐熱性上考慮，希望將堿金屬氧化物限定為Na2O和K2O。作為添加的脫泡劑，特別優(yōu)選Sb2O3，其引入量基于玻璃組成進(jìn)一步優(yōu)選為0-1％的范圍。
在玻璃II中，另一個(gè)優(yōu)選的方式是含有SiO2超過(guò)50％且70％以下(其中，不足58重量％)、Al2O31-10％(其中，20重量％以下)、CaO 15-25％(其中，超過(guò)13重量％且不足21重量％)、BaO 1-15％(其中，超過(guò)5重量％)、K2O 3-15％(其中，超過(guò)3重量％)、MgO 0-3％(其中，不足1重量％)、SrO 0-15％(其中不足4.5重量％)、TiO20-10％、ZrO2超過(guò)0％在12％以下(其中，超過(guò)6重量％)、Li2O 0％以上且不足1％(其中，不足1重量％)、Na2O 1-8％、ZnO 0-1％(其中，不足1重量％)的玻璃。在SiO2、Al2O3和ZrO2的合計(jì)量、CaO的含量以外，其他與玻璃II的第1優(yōu)選方式相同。通過(guò)增大CaO含量的下限，即使SiO2、Al2O3和ZrO2的合計(jì)量在70％以下，也不會(huì)損害耐熱性，并可降低高溫粘性。因此，特別適合于將熔融狀態(tài)的玻璃成型為板狀。作為從熔融玻璃成型為板狀的方法，壓制法、浮動(dòng)法特別合適。CaO含量的優(yōu)選范圍是14重量％以上。
另外，玻璃II熔化性也優(yōu)異，在玻璃中未發(fā)現(xiàn)未熔化物，也未發(fā)現(xiàn)晶體粒子。
本發(fā)明的玻璃襯底，除了上述高耐熱性和低堿溶出性以外，優(yōu)選還兼?zhèn)渥鳛樾畔⒂涗浗橘|(zhì)用襯底優(yōu)選的熱膨脹特性，即在100-300℃下的平均線性熱膨脹系數(shù)(α)是70×10-7/℃以上的特性，更優(yōu)選兼?zhèn)?0×10-7/℃以上的特性。該平均線性熱膨脹系數(shù)(α)的上限通常是120×10-7/℃左右。
此外，優(yōu)選比重為3.5以下的襯底。通過(guò)使用比重3.5以下的襯底，能夠降低介質(zhì)旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。更優(yōu)選比重3.2以下。另外，從高速旋轉(zhuǎn)信息記錄介質(zhì)時(shí)得到高的穩(wěn)定性上考慮，具備高剛性的襯底，即楊氏模量為72GPa以上的襯底優(yōu)選。進(jìn)一步地，從提高耐失透性方面考慮，液相溫度優(yōu)選為1200℃以下，更優(yōu)選為1050℃以下。
如上所述，本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)用玻璃襯底包括在表面不存在化學(xué)強(qiáng)化層的襯底和存在化學(xué)強(qiáng)化層的襯底兩種，特別是對(duì)于在表面存在化學(xué)強(qiáng)化層的信息記錄介質(zhì)用襯底進(jìn)行說(shuō)明。
采用在表面存在化學(xué)強(qiáng)化層的信息記錄介質(zhì)用襯底，由于通過(guò)化學(xué)強(qiáng)化付與高強(qiáng)度，因此對(duì)防止襯底破損有效。而且，即使對(duì)上述襯底實(shí)施高溫成膜、高溫退火等高溫處理，也能夠維持所需要的強(qiáng)度，與此同時(shí)，在上述高溫處理時(shí)即使遭受急劇的溫度變化，襯底的強(qiáng)度也高，因此不易破損，能夠得到處理變得容易的效果。
作為上述襯底，可例舉出下述襯底將有中心孔的圓盤狀玻璃或沒(méi)有中心孔的圓盤狀玻璃浸漬在堿金屬熔融鹽，優(yōu)選含鉀的熔融鹽(例如硝酸鉀熔融鹽)中，離子交換玻璃中的堿金屬離子(特別是玻璃表面附近)和熔融鹽中的堿金屬離子，在玻璃表面形成壓縮應(yīng)力層(化學(xué)強(qiáng)化)。
作為構(gòu)成在表面存在化學(xué)強(qiáng)化層的信息記錄介質(zhì)用襯底的玻璃材料，優(yōu)選在570℃加熱2小時(shí)后的彎曲強(qiáng)度為15kgf/mm2以上，更優(yōu)選為17kgf/mm2以上，進(jìn)一步優(yōu)選為20kgf/mm2以上。在上述范圍，為了容易地得到穩(wěn)定性高的玻璃，可以將上述彎曲強(qiáng)度規(guī)定為100kgf/mm2以下。采用這樣的襯底，通過(guò)化學(xué)強(qiáng)化形成的玻璃表面附近的壓縮應(yīng)力層在高溫?zé)崽幚砗蟮木徍蜕?，因此能夠提供加熱處理后也可維持高的強(qiáng)度的玻璃制信息記錄介質(zhì)用襯底。另外，上述彎曲強(qiáng)度以上述襯底為測(cè)定試樣，在570℃下加熱2小時(shí)在大氣中進(jìn)行。
此外，作為構(gòu)成在表面存在化學(xué)強(qiáng)化層的信息記錄介質(zhì)用襯底的玻璃材料，在將上述玻璃材料的上述化學(xué)強(qiáng)化前的彎曲強(qiáng)度記為fb、將上述化學(xué)強(qiáng)化后在溫度T[℃](其中，T是20-570℃的任意溫度)保持2小時(shí)后的彎曲強(qiáng)度記為fT時(shí)，優(yōu)選(fT-fb)/fb的值是0.5以上，更優(yōu)選是0.52以上。
采用此條件，能夠提供即使進(jìn)行信息記錄層的形成和熱處理，例如垂直磁記錄方式的信息記錄介質(zhì)的信息記錄層的形成和熱處理，也具有充分的彎曲強(qiáng)度的信息記錄介質(zhì)用襯底。另外，在上述溫度T下的2小時(shí)加熱是在大氣中進(jìn)行。
另外，作為玻璃，從付與更高的穩(wěn)定性，同時(shí)可更良好地進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化的觀點(diǎn)出發(fā)，更優(yōu)選(fT-fb)/fb的值在9以下。(fT-fb)/fb的值在給定值以上的判定也可以采用下述方法進(jìn)行測(cè)定彎曲強(qiáng)度f(wàn)b和化學(xué)強(qiáng)化后在570℃保持2小時(shí)的襯底的彎曲強(qiáng)度f(wàn)570，算出(f570-fb)/fb的值，確認(rèn)該值達(dá)到上述給定值以上。另外，(fT-fb)/fb的值在給定值以下的判定也可以采用下述方法進(jìn)行測(cè)定彎曲強(qiáng)度f(wàn)b和化學(xué)強(qiáng)化后在570℃保持2小時(shí)的襯底的彎曲強(qiáng)度f(wàn)570，算出(f570-fb)/fb的值，確認(rèn)該值達(dá)到上述給定值以下。
此外，對(duì)于在20℃下的彎曲強(qiáng)度f(wàn)20，(f20-fb)/fb的值優(yōu)選為1以上，更優(yōu)選為1.2以上。另外，作為玻璃，從付與更高的穩(wěn)定性，同時(shí)可更良好地進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化的觀點(diǎn)出發(fā)，更優(yōu)選(f20-fb)/fb的值在9以下。
按以下方式進(jìn)行上述彎曲強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。首先，使用由構(gòu)成信息記錄介質(zhì)用襯底的玻璃材料構(gòu)成的40mm×10mm×1mm的薄板狀試樣，通過(guò)30mm跨距、加載速度0.5mm/秒的3點(diǎn)彎曲試驗(yàn)測(cè)定上述彎曲強(qiáng)度。另外，上述薄板狀試樣是拋光了端面(40mm×1mm的面和10mm×1mm的面，合計(jì)4個(gè)面)和主表面(40mm×10mm的表背2面)的試樣。端面的拋光希望為光學(xué)拋光，更希望主表面的拋光也為光學(xué)拋光或與信息記錄介質(zhì)用襯底的主表面(也是形成信息記錄層的面)的拋光狀態(tài)相同。
作為上述構(gòu)成在表面存在化學(xué)強(qiáng)化層的信息記錄介質(zhì)用襯底的玻璃，優(yōu)選玻璃I或玻璃II，特別優(yōu)選玻璃II。
此外，本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)用襯底由于具備高玻璃轉(zhuǎn)變溫度、低堿溶出性，因此很適合作為進(jìn)行高溫處理，例如400-600℃的高溫?zé)崽幚矶玫降男畔⒂涗浗橘|(zhì)用的襯底。特別適合作為進(jìn)行高溫濺射、高溫退火等的垂直磁記錄方式的信息記錄介質(zhì)用的襯底。
下面說(shuō)明具備高耐熱性的同時(shí)，在水中浸漬后也可維持充分的平滑性的信息記錄介質(zhì)用襯底。構(gòu)成此襯底的非晶性玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)也是620℃以上，優(yōu)選是650℃以上、更優(yōu)選是680℃以上、進(jìn)一步優(yōu)選是700℃以上。對(duì)于該玻璃的轉(zhuǎn)變溫度的上限，沒(méi)有特別限制，但通常是900℃左右，希望為800℃以下，這已在前面說(shuō)明。構(gòu)成此襯底的玻璃的特征是在含有堿金屬氧化物的同時(shí)，不含有TiO2。上述堿金屬氧化物優(yōu)選包括Na2O和/或K2O，優(yōu)選包括Na2O和K2O。
使用由含有堿金屬氧化物的玻璃構(gòu)成的襯底的信息記錄介質(zhì)，如先前說(shuō)明的那樣，存在襯底中的堿金屬侵蝕包括信息記錄層在內(nèi)的薄膜層的問(wèn)題，因此為了降低表面附近的堿金屬離子的濃度，考慮到使襯底浸漬在純水中，在純水中溶出襯底表面的堿金屬離子的方法。該方法對(duì)堿溶出量極少的玻璃也有效。此時(shí)，當(dāng)在玻璃中含有TiO2時(shí)，從玻璃表面溶出到純水中的微量的鈦成分和堿金屬反應(yīng)，生成難溶性的異物，附著在玻璃表面。由于異物的附著成為損害襯底表面平滑性的原因，因此應(yīng)該防止這樣的異物發(fā)生。因此，上述構(gòu)成襯底的玻璃排除TiO2。作為上述玻璃，優(yōu)選在玻璃I中不含有TiO2的玻璃或在玻璃II中不含有TiO2的玻璃。另外，由上述玻璃構(gòu)成的信息記錄介質(zhì)用襯底既可以存在化學(xué)強(qiáng)化層，也可以不存在化學(xué)強(qiáng)化層。
將由這樣的玻璃構(gòu)成的襯底浸漬在純水中，減少表面附近的堿金屬離子的濃度，也能夠減輕堿溶出造成的信息記錄層的侵蝕。
下面說(shuō)明信息記錄介質(zhì)用襯底的制造方法。上述制法可適當(dāng)使用公知的方法。例如，高溫熔融法，即在空氣中或惰性氣體環(huán)境中熔化給定比例的玻璃原料，通過(guò)吹泡或攪拌等進(jìn)行玻璃的均質(zhì)化，采用眾所周知的壓制法、下拉(down drawing)法、浮動(dòng)法成型成板玻璃，其后，實(shí)施圓形加工、抽芯、內(nèi)外圓周面加工、磨削、拋光等，制成所希望的尺寸、形狀的信息記錄介質(zhì)用襯底。在拋光中，采用拋光劑或金剛石顆粒進(jìn)行研磨，和采用氧化鈰等拋光劑進(jìn)行拋光加工，由此可使表面精度在例如0.1-0.6nm的范圍。加工后，襯底表面用洗滌液洗滌，由于堿溶出量在極少的水平，因此不會(huì)因洗滌而損害襯底表面的平滑性、清潔性。另外，即使將清潔后的襯底暴露在大氣中，也不發(fā)生堿溶出造成的表面粗糙。這樣，采用本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)用襯底，可提供適合高溫?zé)崽幚怼A溶出少的襯底。例如，通過(guò)將此襯底作為磁記錄介質(zhì)用襯底使用，能夠提供很好的垂直記錄方式的磁記錄介質(zhì)，與現(xiàn)有的縱向磁記錄方式的磁記錄介質(zhì)的面記錄密度100GBit/(2.5cm)2相比，開(kāi)拓了提供高記錄密度(例如1TBit/(2.5cm)2)的磁記錄介質(zhì)的道路。
另外，形成化學(xué)強(qiáng)化層的場(chǎng)合，將實(shí)施了磨削、拋光加工的玻璃襯底如前述那樣浸漬在含有堿金屬離子、優(yōu)選含有鉀離子的熔融鹽中。
此外，也可以將襯底浸漬在純水中，進(jìn)行減少襯底表面附近的堿金屬離子的處理。
另外，在制作含有Sb2O3或As2O3的玻璃襯底時(shí)，由于前述的理由，將熔融玻璃、或處于軟化狀態(tài)的玻璃加壓成型的方法是合適的，浮動(dòng)成型不合適。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)及其制造方法。
本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)是在上述信息記錄介質(zhì)用襯底上具有信息記錄層。使用前述玻璃襯底制作磁盤等信息記錄介質(zhì)時(shí)，在玻璃襯底之上依次設(shè)置底層、磁性層、保護(hù)層、潤(rùn)滑層等即可。作為磁性層(信息記錄層)無(wú)特別限定，例如優(yōu)選Co-Cr系、Co-Cr-Pt系、Co-Ni-Cr系、Co-Ni-Pt系、Co-Ni-Cr-Pt系、和Co-Cr-Ta系等磁性層。作為底層，可采用Ni層、Ni-P層、Cr層等。作為保護(hù)層，可使用碳膜等，為了形成潤(rùn)滑層，可使用全氟聚醚類等潤(rùn)滑材料。
本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)用襯底，特別適合于垂直磁記錄方式的磁記錄介質(zhì)。垂直磁記錄方式的磁記錄介質(zhì)中的膜構(gòu)成，作為優(yōu)選的，可例舉出在非磁性襯底上形成垂直磁記錄層的單層膜、依次層疊軟磁性層和磁記錄層的二層膜、以及依次層疊硬磁性層、軟磁性層和磁記錄層的三層膜等。其中，二層膜和三層膜比單層膜更適合于高記錄密度化和磁矩的穩(wěn)定維持，因此優(yōu)選。
為了提高這樣的多層磁性膜垂直磁記錄介質(zhì)的特性，需要用高溫濺射機(jī)成膜和成膜后在400-600℃下進(jìn)行高溫?zé)崽幚?退火處理)。本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)用襯底由玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是650℃以上的玻璃構(gòu)成，因此即使通過(guò)上述高溫?zé)崽幚恚r底也不變形，可保持優(yōu)異的平坦性。另外，由于襯底的堿溶出量小，因此信息記錄層等成膜后，也能夠防止因堿金屬由襯底析出而侵蝕在襯底上形成的膜。
下面通過(guò)實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些實(shí)施例的任何限定。
實(shí)施例1-16和比較例1為了得到相當(dāng)于玻璃I的表1-表3所示組成的玻璃，作為初始原料，使用SiO2、Al2O3、Al(OH)3、MgO、Mg(OH)2、MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3、ZnO、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、TiO2和ZrO2等，稱量300-1500g，充分混合，制成調(diào)合批料，將其放入鉑坩堝內(nèi)，在1400-1600℃的溫度下在空氣中進(jìn)行玻璃的熔化約3-8小時(shí)。熔化后，使玻璃熔液流進(jìn)40×40×20mm碳模，自然冷卻到玻璃的轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度后，立即放入退火爐，保持1小時(shí)后，在爐內(nèi)自然冷卻到室溫。得到的玻璃未析出可用顯微鏡觀察到的程度的晶體。另外，得到的玻璃均質(zhì)性高，確認(rèn)沒(méi)有未熔化物，可以證實(shí)熔化性高。
將這樣得到的玻璃加工成40×20×15mm、5Φ×20mm、30×30×2mm，制作各種物性評(píng)價(jià)用的試樣，按照下述所示的方法測(cè)定各種物性。實(shí)施例1-16和比較例1的玻璃的玻璃組成(摩爾％)和物性測(cè)定結(jié)果如表1-表3所示。另外，基于表1-表3記載的組成計(jì)算出的實(shí)施例1-16和比較例1的玻璃組成(重量％)如表4-6所示。
另外，制作在實(shí)施例1-16的玻璃中外添加了0.5重量％的Sb2O3的玻璃，得到與表1-表3所示的評(píng)價(jià)結(jié)果相同的結(jié)果。使用顯微鏡觀察這些添加了Sb2O3的玻璃，玻璃中皆無(wú)氣泡。
(1)玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)對(duì)于5mmΦ×20mm的試樣，使用理學(xué)公司制的熱機(jī)械分析裝置(TMA8140)以+4℃/分的升溫速度進(jìn)行測(cè)定。另外，作為標(biāo)準(zhǔn)試樣，使用了SiO2。玻璃轉(zhuǎn)變溫度相當(dāng)于玻璃的粘度達(dá)到1013.3dPa·s的溫度。
(2)平均線性熱膨脹系數(shù)指100-300℃的平均線性熱膨脹系數(shù)，在測(cè)定玻璃轉(zhuǎn)變溫度時(shí)一起測(cè)定。
(3)比重對(duì)于40×20×15mm的試樣，采用阿基米德法測(cè)定。
(4)楊氏模量對(duì)于40×20×15mm的試樣，采用超聲波法測(cè)定。
(5)堿溶出量將在乙醇浴中超聲波洗滌處理后的30×30×2mm的試樣放入預(yù)先用酸洗滌后的聚丙烯制容器中，按照說(shuō)明書本文記載的方法測(cè)定。
表1

RO＝MgO+CaO+SrO+BaO+ZnOR′2O＝Li2O+Na2O+K2O
表2

RO＝MgO+CaO+SrO+BaO+ZnOR′2O＝Li2O+Na2O+K2O
表3

RO＝MgO+CaO+SrO+BaO+ZnOR′2O＝Li2O+Na2O+K2O
表4

表5

表6

由表1、表3明確知道，實(shí)施例1-16所示玻璃的轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)650℃以上，100-300℃的平均線性熱膨脹系數(shù)是80×10-7/℃以上，堿溶出量是0.2μmol/cm2以下。而且，得到了楊氏模量高達(dá)72GPa以上的剛性。
如上所述測(cè)定各實(shí)施例的玻璃的特性后，將得到實(shí)施例1-16的各玻璃以及在這些玻璃中外添加0.5重量％的Sb2O3得到的玻璃的均質(zhì)化玻璃熔液供給加壓成型模，加壓成型圓盤狀的玻璃。除了加壓成型以外，也可以采用例如被稱為浮動(dòng)成型法的方法成型為玻璃圓盤?？墒?，在添加了Sb2O3的玻璃的場(chǎng)合，浮動(dòng)成型不合適。緩慢冷卻成型后的玻璃圓盤，然后對(duì)表面實(shí)施研磨加工，同時(shí)實(shí)施中心孔和外徑、端面等的加工。接著，對(duì)主表面進(jìn)一步實(shí)施研磨加工后，實(shí)施拋光加工，加工成平坦且平滑的面。這樣得到的信息記錄介質(zhì)用襯底使用洗滌液洗滌，但構(gòu)成襯底的玻璃的堿溶出量水平極低，因此能夠抑制洗滌時(shí)的襯底的表面粗糙。洗滌后的各玻璃襯底的主表面的中心線平均粗糙度Ra是0.1-0.6nm。如先前說(shuō)明的那樣，也可以將洗滌后的襯底浸漬在純水中，進(jìn)行降低襯底表面的堿金屬離子濃度的處理。
玻璃襯底的中心線平均粗糙度Ra用原子力顯微鏡(AFM)測(cè)定。
使用洗滌、干燥后的玻璃襯底，制作垂直記錄方式的磁盤。制作在形成磁記錄層時(shí)依次層疊了軟磁性層和磁記錄層的二層膜、以及依次層疊了硬磁性層、軟磁性層和磁記錄層的三層膜，這2種類型的垂直記錄方式的磁盤。此工序中，在400-600℃下高溫?zé)崽幚泶庞涗浤?，由于任何一個(gè)襯底都具有玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為650℃以上的高耐熱性，因此襯底不變形，保持高平坦性。
與此相對(duì)，由比較例的玻璃構(gòu)成的襯底，轉(zhuǎn)變溫度低達(dá)554℃，由于磁記錄襯底的制造工序中磁記錄膜的濺射工序等高溫處理，襯底變形，因此不能作為垂直記錄方式的磁盤用襯底使用。
實(shí)施例17-27為了得到相當(dāng)于玻璃II的表7-9所示的實(shí)施例17-27的玻璃，作為初始原料，使用SiO2、Al2O3、Al(OH)3、CaCO3、BaCO3、Na2CO3、K2CO3、TiO2、ZrO2等，稱量玻璃原料300-1500g，充分混合，制成調(diào)合批料，將其放入鉑坩堝中，在1400-1600℃的溫度下在空氣中進(jìn)行玻璃的熔化約3-8小時(shí)。熔化后，使玻璃熔液流進(jìn)40×40×20mm碳模，自然冷卻到玻璃的轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度后，立即放入退火爐，保持1小時(shí)后，在爐內(nèi)自然冷卻到室溫。用顯微鏡觀察得到的玻璃，但玻璃中未發(fā)現(xiàn)晶粒。另外，得到的玻璃均質(zhì)性高，確認(rèn)沒(méi)有未熔化物，可以證實(shí)熔化性高。另外，制作在實(shí)施例17-27的玻璃中基于玻璃組成添加了0.5重量％的Sb2O3的玻璃。使用顯微鏡觀察添加了Sb2O3的玻璃，玻璃中的晶粒、未熔化物、氣泡均無(wú)。
測(cè)定這樣得到的玻璃試樣的玻璃轉(zhuǎn)變溫度、屈服點(diǎn)、在30-300℃的平均線性膨脹系數(shù)、在100-300℃的平均線性膨脹系數(shù)、比重、楊氏模量、剛性率、泊松比、單位彈性模量、液相溫度、實(shí)施化學(xué)強(qiáng)化前的彎曲強(qiáng)度f(wàn)0、實(shí)施化學(xué)強(qiáng)化后的彎曲強(qiáng)度f(wàn)1、化學(xué)強(qiáng)化后進(jìn)一步在570℃下大氣中加熱2小時(shí)后的彎曲強(qiáng)度f(wàn)2?；瘜W(xué)強(qiáng)化通過(guò)將試樣在規(guī)定溫度的硝酸鉀熔融鹽中浸漬規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行。各實(shí)施例的化學(xué)強(qiáng)化的條件以及特性與玻璃組成(摩爾％)一并示于表7、8和9。另外，基于表7-表9記載的組成計(jì)算出的實(shí)施例17-27的玻璃的玻璃組成(重量％)如表10和11所示。
添加了Sb2O3的玻璃也得到了表7-表9所示的特定。實(shí)施例17-21是使用相同組成的玻璃在不同的條件下進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化的實(shí)施例。
各特性的測(cè)定方法與實(shí)施例1-16中的方法相同。屈服點(diǎn)、剛性率、泊松比、單位彈性模量、液相溫度、彎曲強(qiáng)度的測(cè)定如下所述進(jìn)行。
(6)屈服點(diǎn)(Sag temperature)與上述試樣相同，將玻璃加工成5mmΦ×20mm的形狀，使用理學(xué)公司制的熱機(jī)械分析裝置(TMA8140)以+4℃/分的升溫速度測(cè)定。另外，使用SiO2作為標(biāo)準(zhǔn)試樣。
(7)剛性率、泊松比與上述試樣相同，將玻璃加工成40×20×15mm的形狀，采用超聲波法測(cè)定。
(8)單位彈性模量由上述楊氏模量和比重根據(jù)(單位彈性模量＝楊氏模量/比重)的式計(jì)算出。
(9)液相溫度將試樣玻璃放入帶蓋的鉑容器內(nèi)，在1500℃下使之全部熔融，其后在設(shè)定在規(guī)定溫度的爐內(nèi)保持，在規(guī)定時(shí)間后取出，通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察玻璃內(nèi)產(chǎn)生的晶體，將未產(chǎn)生晶體的最低溫度作為液相溫度。
(10)彎曲強(qiáng)度加工成40×10×1mm的薄板狀，對(duì)長(zhǎng)端面(40mm×1mm的2面)實(shí)施圓整拋光，使用拋光了4個(gè)端面和2個(gè)主表面的試樣，通過(guò)30mm跨距、加載速度0.5mm/秒的3點(diǎn)彎曲試驗(yàn)測(cè)定彎曲強(qiáng)度。
表7

表8

表9

表10

表11

由表7、8和9明確知道，根據(jù)實(shí)施例17-27的玻璃以及在這些玻璃中添加了Sb2O3的玻璃，得到下述優(yōu)良特性玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是620℃以上，30-300℃的平均線性膨脹系數(shù)是60×10-7K-1以上，100-300℃的平均線性膨脹系數(shù)是70×10-7K-1以上，比重是2.4-3.0，楊氏模量是75GPa以上，剛性率是30GPa以上，單位彈性模量是26×106Nm/kg以上，泊松比是0.22-0.25，化學(xué)強(qiáng)化后的彎曲強(qiáng)度是15kgf/mm2以上，在570℃下加熱2小時(shí)后的彎曲強(qiáng)度是15kgf/mm2以上，(fT-fb)/fb的值是0.5以上，(f20-fb)/fb的值是1以上。
其次，此次將表7、8和9所示的玻璃材料加工成外徑65.0mm、中心孔內(nèi)徑20.0mm、厚度0.635mm的圓盤狀襯底。這些圓盤狀襯底都對(duì)主表面實(shí)施平坦、平滑化的拋光加工，對(duì)主表面以外的表面也實(shí)施拋光，以避免存在成為強(qiáng)度降低的原因的微細(xì)損傷等，制成平滑的面后，進(jìn)行襯底的洗滌，得到清潔狀態(tài)的信息記錄介質(zhì)用襯底。在最終工序中，如先前說(shuō)明的那樣，也可以將襯底浸漬在純水中，降低襯底表面的堿金屬離子濃度。
實(shí)施例17-27和添加了Sb2O3的玻璃構(gòu)成的各圓盤狀玻璃襯底，適合作為公稱2.5英寸的信息記錄介質(zhì)用襯底，特別是實(shí)施了化學(xué)強(qiáng)化的襯底適合作為具備高耐熱性和高強(qiáng)度的襯底，適合作為磁記錄介質(zhì)用襯底，特別是垂直記錄方式的磁記錄介質(zhì)用襯底。
上述各圓盤狀襯底，是將均質(zhì)化的玻璃熔液供給加壓成型模，將圓盤狀玻璃加壓成型為圓盤狀的玻璃成型體，并緩慢冷卻，對(duì)得到的玻璃成型體實(shí)施磨削、拋光等機(jī)械加工后，進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化而制作。作為制作上述玻璃成型體的方法，除了加壓成型以外，也可以采用例如被稱為浮動(dòng)成型法的方法成型為薄板玻璃，并將此薄板玻璃加工成圓盤狀?？墒?，添加了Sb2O3的玻璃不適合浮動(dòng)成型。這樣得到的信息記錄介質(zhì)用襯底使用洗滌液洗滌，由于構(gòu)成襯底的玻璃的堿溶出量水平極低，因此能夠抑制洗滌時(shí)襯底的表面粗糙。洗滌后的各玻璃襯底的主表面的中心線平均粗糙度Ra為0.1-0.6nm。
玻璃襯底的中心線平均粗糙度Ra用原子力顯微鏡(AFM)測(cè)定。
實(shí)施例28使用洗滌、干燥后的玻璃襯底制作垂直記錄方式的磁盤。制作在形成磁記錄層時(shí)依次層疊了軟磁性層和磁記錄層的二層膜、以及依次層疊了硬磁性層、軟磁性層和磁記錄層的三層膜，這2種類型的垂直記錄方式的磁盤。此工序中，在400-600℃下高溫?zé)崽幚泶庞涗浤?，由于任何一個(gè)襯底都具有玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為620℃以上的高耐熱性，因此襯底不變形，保持高平坦性。
這樣，由于本發(fā)明的玻璃襯底的玻璃轉(zhuǎn)變溫度高，因此適合于用于提高磁記錄介質(zhì)特性的高溫處理、高溫濺射機(jī)中的磁性膜制作。另外，盡管使用了含有堿金屬的玻璃襯底，但是信息記錄層形成后也未看到來(lái)自襯底中的堿析出造成的不良影響。
上述實(shí)施例以磁記錄介質(zhì)為例進(jìn)行了說(shuō)明，但即使是其他的信息記錄介質(zhì)用襯底以及信息記錄介質(zhì)，例如光記錄方式和光磁記錄方式的信息記錄介質(zhì)用襯底以及信息記錄介質(zhì)，也能夠同樣得到良好的結(jié)果。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)用襯底，由于玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為620℃以上，并且堿溶出量極少，為0.2μmol/cm2以下，因此能夠抑制信息記錄層形成時(shí)的高溫?zé)崽幚頃r(shí)的襯底變形，維持襯底的平坦性，與此同時(shí)，能夠抑制堿溶出所致的襯底表面的平滑性降低和對(duì)信息記錄層的影響。因此，本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)用襯底可很好地用于高記錄密度的信息記錄介質(zhì)，例如垂直記錄方式的磁記錄介質(zhì)等。
另外，根據(jù)本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)用襯底，可使100-300℃的平均線性熱膨脹系數(shù)在70×10-7/℃以上，將使用了此襯底的信息記錄介質(zhì)裝入驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，能夠與固定夾具的熱膨脹特性一致。
此外，根據(jù)本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)用襯底，由于兼?zhèn)涓吣蜔嵝?、低堿溶出性，并且可使比重在3.5以下，因此能夠提供可降低驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的信息記錄介質(zhì)。
本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)，無(wú)論從信息記錄層方面看，還是從襯底的平坦性、平滑性方面看，都能夠提高記錄密度，而且，還能夠防止來(lái)自襯底的堿金屬析出所致的信息記錄層的侵蝕，因此能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地使用。
權(quán)利要求
1.一種信息記錄介質(zhì)用襯底，其特征在于，在由含有堿金屬氧化物的玻璃構(gòu)成的信息記錄介質(zhì)用襯底中，上述玻璃的轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是620℃以上，且在保持為溫度80℃的水中浸漬24小時(shí)時(shí)的堿金屬離子的溶出量是每單位面積0.2μmol/cm2以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，含有堿金屬氧化物的玻璃，作為必需成分，含有SiO2、Al2O3、CaO、BaO和K2O。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，其特征在于，含有堿金屬氧化物的玻璃由SiO2、Al2O3、CaO、BaO、K2O、MgO、SrO、TiO2、ZrO2、Li2O、Na2O、ZnO構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，其特征在于，不存在化學(xué)強(qiáng)化層，含有堿金屬氧化物的玻璃按摩爾％表示，實(shí)質(zhì)上含有SiO2超過(guò)50％且70％以下、Al2O31-12％、CaO 2-25％、BaO超過(guò)0％且15％以下、K2O 3-15％、MgO 0-10％、SrO 0-15％、TiO20-10％、ZrO20-12％、Li2O 0％以上且不足1％、Na2O 0-8％、ZnO 0-1％。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，其特征在于，在表面具有化學(xué)強(qiáng)化層，含有堿金屬氧化物的玻璃按摩爾％表示，實(shí)質(zhì)上含有SiO2超過(guò)50％且70％以下、Al2O31-10％、CaO 2-25％、BaO 1-15％、K2O3-15％、MgO 0-3％、SrO 0-15％、TiO20-10％、ZrO2超過(guò)0％在12％以下、Li2O 0％以上且不足1％、Na2O 1-8％、ZnO 0-1％，SiO2、Al2O3和ZrO2的合計(jì)量超過(guò)70重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，其特征在于，在表面具有化學(xué)強(qiáng)化層，含有堿金屬氧化物的玻璃按摩爾％表示，實(shí)質(zhì)上含有SiO2超過(guò)50％且70％以下、Al2O31-10％、CaO 15-25％、BaO 1-15％、K2O3-15％、MgO 0-3％、SrO 0-15％、TiO20-10％、ZrO2超過(guò)0％在12％以下、Li2O 0％以上且不足1％、Na2O 1-8％、ZnO 0-1％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任1項(xiàng)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，含有堿金屬氧化物的玻璃在溫度100-300℃下的平均線性熱膨脹系數(shù)(α)是70×10-7/℃以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7的任1項(xiàng)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，含有堿金屬氧化物的玻璃的比重是3.5以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8的任1項(xiàng)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，其特征在于，是垂直磁記錄方式的信息記錄介質(zhì)用襯底。
10.一種信息記錄介質(zhì)，其特征在于，在權(quán)利要求1至9的任1項(xiàng)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底上具有信息記錄層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的信息記錄介質(zhì)，是垂直方式的磁記錄介質(zhì)。
12.一種信息記錄介質(zhì)的制造方法，其特征在于，在具備包括在信息記錄介質(zhì)用襯底上形成信息記錄層的工序的信息記錄介質(zhì)的制造方法中，上述襯底使用權(quán)利要求1至9的任1項(xiàng)所述的信息記錄介質(zhì)用襯底，在上述工序中將上述襯底加熱至400-600℃。
全文摘要
本發(fā)明提供一種信息記錄介質(zhì)用襯底、以及在該襯底上具有信息記錄層的信息記錄介質(zhì)及其制造方法，所述信息記錄介質(zhì)用襯底由含有堿金屬氧化物的玻璃構(gòu)成，其中，上述玻璃的轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是620℃以上，且在保持為溫度80℃的水中浸漬24小時(shí)時(shí)的堿金屬離子的溶出量是每單位面積0.2μmol/cm
文檔編號(hào)C03C3/087GK1653523SQ0381035
公開(kāi)日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月3日
發(fā)明者池西干男, 鄒學(xué)祿 申請(qǐng)人:Hoya株式會(huì)社